DE102022101474A1 - EXHAUST SENSOR ASSEMBLY - Google Patents

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Shrevatsan Venkatesan
William Russell Goodwin
Arron Kowalczyk
Lakshmana Gummadi
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Abstract

Eine Abgassensorbaugruppe für ein Fahrzeug beinhaltet ein Probenahmerohr mit einem proximalen Ende, das mit einem Gehäuse verbunden werden kann, und einem distalen Ende, das dazu konfiguriert ist, mit einem Hohlraum des Gehäuses aufgehängt zu werden. Das Rohr definiert eine hohle Mitte, einen Einlass, einen Auslass und einen Abgasströmungsweg, der sich von dem Einlass durch die hohle Mitte und zu dem Auslass erstreckt. Ein Abgassensor ist in der hohlen Mitte an dem proximalen Ende angeordnet und beinhaltet ein Messelement, das im Abgasströmungsweg angeordnet ist. Eine Strömungsführung ist in der hohlen Mitte zwischen dem Einlass und dem Erfassungselement angeordnet und dazu konfiguriert, den Strömungsweg durch einen zwischen dem Rohr und der Strömungsführung definierten Durchlass umzuleiten.An exhaust gas sensor assembly for a vehicle includes a sampling tube having a proximal end connectable to a housing and a distal end configured to be suspended from a cavity of the housing. The tube defines a hollow center, an inlet, an outlet, and an exhaust gas flow path extending from the inlet through the hollow center and to the outlet. An exhaust gas sensor is disposed in the hollow center at the proximal end and includes a sensing element disposed in the exhaust gas flow path. A flow guide is disposed in the hollow center between the inlet and the sensing element and is configured to redirect the flow path through a passage defined between the tube and the flow guide.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Diese Offenbarung betrifft Gassensoren und insbesondere Gassensoren, die in einem Fahrzeugabgassystem verwendet werden.This disclosure relates to gas sensors, and more particularly to gas sensors used in a vehicle exhaust system.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKBACKGROUND ART

Brennkraftmaschinen erzeugen während des Verbrennungsprozesses Abgase. Ein Abgassystem transportiert diese Abgase vom Motor in die Atmosphäre. Die Abgase beinhalten viele verschiedene Verbindungen, darunter Lachgas (NOx), Sauerstoff, unverbrannten Kraftstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Moderne computergesteuerte Motoren überwachen diese Verbindungen mit Sensoren, um den Betrieb des Motors zu erleichtern.Internal combustion engines produce exhaust gases during the combustion process. An exhaust system transports these exhaust gases from the engine into the atmosphere. Exhaust gases contain many different compounds, including nitrous oxide (NOx), oxygen, unburned fuel, carbon monoxide and carbon dioxide. Modern computer controlled engines monitor these connections with sensors to facilitate engine operation.

KURZDARSTELLUNGEXECUTIVE SUMMARY

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet eine Abgassensorbaugruppe für ein Fahrzeug ein Probenahmerohr mit einem proximalen Ende, das mit einem Gehäuse verbunden werden kann, und einem distalen Ende, das dazu konfiguriert ist, mit einem Hohlraum des Gehäuses aufgehängt zu werden. Das Rohr definiert eine hohle Mitte, einen Einlass, einen Auslass und einen Abgasströmungsweg, der sich von dem Einlass durch die hohle Mitte und zu dem Auslass erstreckt. Ein Abgassensor ist in der hohlen Mitte an dem proximalen Ende angeordnet und beinhaltet ein Messelement, das im Abgasströmungsweg angeordnet ist. Eine Strömungsführung ist in der hohlen Mitte zwischen dem Einlass und dem Erfassungselement angeordnet und dazu konfiguriert, den Strömungsweg durch einen zwischen dem Rohr und der Strömungsführung definierten Durchlass umzuleiten.According to one embodiment, an exhaust gas sensor assembly for a vehicle includes a sampling tube having a proximal end connectable to a housing and a distal end configured to be suspended from a cavity of the housing. The tube defines a hollow center, an inlet, an outlet, and an exhaust gas flow path extending from the inlet through the hollow center and to the outlet. An exhaust gas sensor is disposed in the hollow center at the proximal end and includes a sensing element disposed in the exhaust gas flow path. A flow guide is disposed in the hollow center between the inlet and the sensing element and is configured to redirect the flow path through a passage defined between the tube and the flow guide.

Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhaltet eine Sensorbaugruppe für ein Fahrzeug einen Sensor und ein Probenahmerohr, das den Sensor umgibt. Das Rohr definiert einen Einlass, einen Auslass und eine hohle Mitte, die dazu konfiguriert ist, ein Gas von dem Einlass an dem Sensor vorbei und zu dem Auslass zu leiten. Das Rohr beinhaltet eine Strömungsführung, die die hohle Mitte teilweise blockiert und mit dem Rohr zusammenwirkt, um einen Spalt zu definieren.According to another embodiment, a sensor assembly for a vehicle includes a sensor and a sampling tube surrounding the sensor. The tube defines an inlet, an outlet, and a hollow center configured to direct a gas from the inlet past the sensor and to the outlet. The tube includes a flow guide that partially blocks the hollow center and cooperates with the tube to define a gap.

Gemäß noch einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeugabgassystem eine Abgasleitung, die eine Seitenwand aufweist, und eine an der Seitenwand angebrachte Sensorbaugruppe. Die Sensorbaugruppe beinhaltet ein Probenahmerohr, das von der Seitenwand in Richtung einer Mitte der Abgasleitung vorsteht. Das Probenahmerohr definiert eine hohle Mitte, einen Einlass zu der hohlen Mitte und einen Auslass aus der hohlen Mitte. Die Sensorbaugruppe beinhaltet ferner einen Sensor, der sich durch die Seitenwand erstreckt, sodass er in der hohlen Mitte aufgenommen ist. Eine Strömungsführung ist in der hohlen Mitte angeordnet und wirkt mit dem Rohr zusammen, um einen Durchgang zu definieren.According to yet another embodiment, a vehicle exhaust system includes an exhaust pipe having a sidewall and a sensor assembly attached to the sidewall. The sensor assembly includes a sampling tube protruding from the sidewall toward a center of the exhaust pipe. The sampling tube defines a hollow center, an inlet to the hollow center, and an outlet from the hollow center. The sensor assembly further includes a sensor that extends through the sidewall to be received in the hollow center. A flow guide is located in the hollow center and cooperates with the tube to define a passageway.

Figurenlistecharacter list

  • 1 veranschaulicht einen Abschnitt eines Abgassystems, das einen Gassensor zum Nehmen einer Probe von den Abgase aufweist. 1 Figure 12 illustrates a portion of an exhaust system having a gas sensor for taking a sample of the exhaust gases.
  • 2 veranschaulicht eine schematische Seitenansicht einer Gassensorbaugruppe. 2 Figure 12 illustrates a schematic side view of a gas sensor assembly.
  • 3 veranschaulicht eine weitere schematische Seitenansicht einer Gassensorbaugruppe. 3 Figure 12 illustrates another schematic side view of a gas sensor assembly.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

In dieser Schrift werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind die hierin offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend, sondern lediglich als repräsentative Grundlage auszulegen, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.This document describes embodiments of the present disclosure. However, it should be understood that the disclosed embodiments are merely examples and that other embodiments may take various and alternative forms. The figures are not necessarily to scale; some features may be enlarged or reduced to show details of particular components. Accordingly, the specific structural and functional details disclosed herein are not to be construed as limiting, but merely as a representative basis for teaching one skilled in the art to utilize the present invention in a variety of ways. It will be appreciated by those of ordinary skill in the art that various features illustrated and described with reference to any one of the figures may be combined with features illustrated in one or more other figures to produce embodiments that are not expressly illustrated or are described. The combinations of features shown provide representative embodiments for typical applications. However, various combinations and modifications of features consistent with the teachings of this disclosure might be desirable for particular applications or implementations.

Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Fahrzeugabgassystem 20 dazu konfiguriert, einen Abgasstrom 22 vom Motor in die Atmosphäre zu leiten. Das Abgassystem 20 kann einen oder mehrere Abschnitte von Abgasrohr, Katalysator(en), Resonator(en), Schalldämpfer(n), Nachbehandlungskomponenten und dergleichen beinhalten. In der veranschaulichten Ausführungsform ist eine Gassensorbaugruppe 28 an einem erweiterten Gehäuse 30 des Systems 20 angebracht. Das Gehäuse 30 kann mit einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Abgasrohr 24 und 26 verbunden sein. Das Gehäuse 30 kann Teil des Katalysators, eines Abgasrohrs oder einer anderen Struktur sein. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Gehäuse 30 die Hülle des Katalysators.With reference to 1 A vehicle exhaust system 20 is configured to direct an exhaust flow 22 from the engine to the atmosphere. The exhaust system 20 may include one or more sections of exhaust pipe, catalyst(s), resonator(s), muffler(s), aftertreatment components, and the like. In the illustrated embodiment, a gas sensor assembly 28 is at an extended Housing 30 of system 20 attached. The housing 30 may be connected to upstream and downstream exhaust pipes 24 and 26 . The housing 30 may be part of the catalytic converter, an exhaust pipe, or other structure. In the illustrated embodiment, the housing 30 is the can of the catalytic converter.

Die Gassensorbaugruppe 28 kann an einer Seitenwand 32 des Gehäuses 30 angebracht sein. Die Gassensorbaugruppe 28 erstreckt sich in einen offenen Hohlraum 34 des Gehäuses 30, sodass sie innerhalb des Abgasstroms 22 angeordnet ist. Die Sensorbaugruppe 28 beinhaltet einen Abgassensor 36, der dazu konfiguriert ist, eine Konzentration einer oder mehrerer Verbindungen des Abgasstroms 22 zu lesen. Zum Beispiel kann der Sensor 36 dazu konfiguriert sein, Konzentrationen von Lachgas, Sauerstoff, anderem Gas oder Kombinationen davon zu messen.The gas sensor assembly 28 may be attached to a side wall 32 of the housing 30 . The gas sensor assembly 28 extends into an open cavity 34 of the housing 30 to be positioned within the exhaust flow 22 . The sensor assembly 28 includes an exhaust gas sensor 36 configured to read a concentration of one or more compounds of the exhaust stream 22 . For example, the sensor 36 may be configured to measure concentrations of nitrous oxide, oxygen, another gas, or combinations thereof.

Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, beinhaltet die Sensorbaugruppe 28 ein Probenahmerohr 40, das sich von der Seitenwand 32 nach innen in Richtung einer Längsmittellinie 42 des Gehäuses 32 erstreckt Das Probenahmerohr 40 kann radial angeordnet sein, wie in der veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, oder kann in einem Winkel angebracht sein. Das Probenahmerohr 40 ist dazu konfiguriert, den Gasstrom 22, der sich nahe dem Mittelabschnitt des Hohlraums 34 befindet, zu dem Sensor 36 zu ziehen, der sich nahe der Seitenwand 32 befindet. Das Probenahmerohr 40 verbessert die Genauigkeit, indem mehr von dem Abgasstrom 22 zu dem Sensor 36 geleitet wird, als dies andernfalls ohne das Probenahmerohr 40 der Fall wäre. Da der Sensor 36 an der Seitenwand 32 angeordnet ist, kann er weniger Strömung aufnehmen, insbesondere wenn das Gehäuse 30 einen größeren Durchmesser aufweist. Zusätzlich ist es möglich, dass der Abgasstrom 22 inhomogen ist und entlang seines Querschnitts unterschiedliche Gaskonzentrationen aufweist. Wenn der Sensor 36 nur die äußeren Abschnitte des Abgasstroms 22 erfasst, ist es möglich, dass ungenaue Messwerte erzeugt werden. Das Probenahmerohr 40 beinhaltet eine Vielzahl von Einlässen 44, die sich an unterschiedlichen radialen Positionen des Rohrs befinden. Die Einlässe 44 sind auf einer stromaufwärtigen Seite 48 des Rohrs 40 angeordnet. Das Probenahmerohr 40 ist hohl und leitet den Luftstrom, der in die Einlässe 41 eintritt, zu dem Sensor 36. Ein Auslass 46, der benachbart zu dem Sensor 36 angeordnet ist, ermöglicht, dass die Abgase aus dem Probenahmerohr 40 austreten. Ein Messelement des Sensors 36 misst die Konzentrationen der Gase, wenn diese vorbeiströmen. Der Auslass 46 ist auf einer stromabwärtigen Seite 50 des Rohrs 40 angeordnet.As will be described in more detail below, the sensor assembly 28 includes a sampling tube 40 extending inwardly from the sidewall 32 toward a longitudinal centerline 42 of the housing 32. The sampling tube 40 may be radially disposed, as shown in the illustrated embodiment, or may be in a be appropriate angle. The sampling tube 40 is configured to draw the gas stream 22 located near the mid-section of the cavity 34 to the sensor 36 located near the side wall 32 . The sampling tube 40 improves accuracy by directing more of the exhaust flow 22 to the sensor 36 than would otherwise be the case without the sampling tube 40 . Because the sensor 36 is located on the sidewall 32, it can accommodate less flow, particularly when the housing 30 has a larger diameter. In addition, it is possible that the exhaust gas flow 22 is inhomogeneous and has different gas concentrations along its cross section. If the sensor 36 only senses the outer portions of the exhaust stream 22, it is possible that inaccurate readings will be produced. The sampling tube 40 includes a plurality of inlets 44 located at different radial positions of the tube. The inlets 44 are located on an upstream side 48 of the tube 40 . The sampling tube 40 is hollow and directs the airflow entering the inlets 41 to the sensor 36. An outlet 46, located adjacent to the sensor 36, allows the exhaust gases to exit the sampling tube 40. A sensing element of the sensor 36 measures the concentrations of the gases as they flow past. The outlet 46 is located on a downstream side 50 of the tube 40 .

Während die hohle Mitte 52 des Probenahmerohrs dazu in der Lage ist, Abgase 22 zu dem Sensor 36 zu leiten, haben Tests gezeigt, dass dies allein in bestimmten Situationen unzureichend sein kann. Zum Beispiel ist es möglich, dass der Gasstrom innerhalb des Probenahmerohrs 40 den Sensor 36 größtenteils umgeht, z. B. wenn ein Großteil der Strömung entlang der stromabwärtigen Innenwand des Rohrs 40 verläuft. Um dieses Problem zu lösen, wird eine Strömungsführung 54 hinzugefügt, um den Gasstrom über den Sensor 36 zu drängen. Die Strömungsführung 54 kann eine Platte oder Wand sein, die einen Abschnitt der hohlen Mitte abdeckt und den Gasstrom entlang der stromaufwärtigen Innenwand des Rohrs 40 nach oben drängt. Dies kann eine senkrechte Strömung über den Sensor 36 erzeugen, wenn der Gasstrom zu dem Auslassloch 46 strömt.While the hollow center 52 of the sampling tube is capable of channeling exhaust gases 22 to the sensor 36, testing has shown that this alone may be insufficient in certain situations. For example, it is possible for the gas flow within sampling tube 40 to largely bypass sensor 36, e.g. B. when a majority of the flow is along the downstream inner wall of the pipe 40. To solve this problem, a flow guide 54 is added to force the gas flow over the sensor 36. The flow guide 54 may be a plate or wall that covers a portion of the hollow center and forces the gas flow up the upstream inner wall of the tube 40 . This can create a perpendicular flow across the sensor 36 as the gas stream flows to the outlet hole 46 .

Unter Bezugnahme auf 2 kann der Sensor 36 eine beliebige Konstruktion oder Ausgestaltung aufweisen, die im Stand der Technik bekannt ist. Auf einer übergeordneten Ebene kann der Sensor 36 eine Hülle 60 und ein innerhalb der Hülle angeordnetes Messelement 62 beinhalten. Die Hülle 60 definiert eine Vielzahl von Einlassöffnungen 64, z. B. Löcher. Die Hülle 60 kann zylindrisch sein und die Löcher 64 können in Umfangsrichtung um den Zylinder bereitgestellt sein. Die Hülle 60 kann auch eine Vielzahl von Auslassöffnungen 66 definieren, z. B. Löcher, die ebenfalls in Umfangsrichtung angeordnet sein können. Während des Betriebs strömt ein Teil des Gasstroms 68 durch die Einlassöffnungen 64, über das Messelement 62 und aus den Auslassöffnungen 66. Das Erfassungselement 62 ist dazu konfiguriert, Konzentrationen von einem oder mehreren Gasen zu erfassen, wenn der Strom 68 vorbeiströmt. Zum Beispiel kann das Messelement 62 dazu konfiguriert sein, Lachgas, Sauerstoff oder dergleichen zu erfassen. Der Sensor kann unter Verwendung einer Montagevorsprungkonfiguration angebracht sein, die in das Probenahmerohr integriert sein kann.With reference to 2 The sensor 36 can be of any construction or configuration known in the art. At a high level, the sensor 36 may include a shell 60 and a sensing element 62 disposed within the shell. The shell 60 defines a plurality of inlet openings 64, e.g. B. Holes. The shell 60 may be cylindrical and the holes 64 may be provided circumferentially around the cylinder. The shell 60 may also define a plurality of outlet openings 66, e.g. B. holes, which can also be arranged in the circumferential direction. During operation, a portion of the gas stream 68 flows through the inlet ports 64, over the sensing element 62, and out the outlet ports 66. The sensing element 62 is configured to sense concentrations of one or more gases as the stream 68 flows past. For example, sensing element 62 may be configured to sense nitrous oxide, oxygen, or the like. The sensor can be mounted using a mounting boss configuration that can be integrated into the sampling tube.

Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beinhaltet das Probenahmerohr 40 ein proximales Ende 80, ein distales Ende 82, eine Längsmittellinie 84 und eine Mittellinie 86, die senkrecht zu der Längsmittellinie 84 ist. Das Probenahmerohr 40 beinhaltet eine Seitenwand 88, die ein kreisförmiger Zylinder sein kann, der sich von dem proximalen Ende 80 zu dem distalen Ende 82 erstreckt. Das distale Ende 82 kann im Allgemeinen mit einem Ablaufloch geschlossen sein. Eine Endkappe kann an der Seitenwand 88 angebracht sein, um das distale Ende 82 zu bilden. Die Seitenwand 88 beinhaltet eine Außenfläche 90 und eine Innenfläche 92. Die Seitenwand 88 beinhaltet zudem eine stromaufwärtige Seite 94, die dem Gasstrom 22 zugewandt ist, und eine stromabwärtige Seite 96. Die Einlässe 44 befinden sich auf der stromaufwärtigen Seite 96, um den einströmenden Gasstrom 22 in die hohle Mitte 52 aufzunehmen. Die Einlässe 44 sind eine oder mehrere Öffnungen, wie etwa Löcher, die sich durch die Seitenwand 88 von der Außenfläche 90 zu der Innenfläche 92 erstrecken. Die Löcher können kreisförmig, oval oder von beliebiger anderer Form sein. Die Einlässe 44 können in einer linearen Anordnung entlang der axialen Richtung (Längsrichtung) 100 des Probenahmerohrs 40 angeordnet sein. Die Einlässe 44 liegen in der Nähe des distalen Endes 82 in höherer Konzentration vor, um den Teil des Gasstroms 22 nahe der Mittellinie 42 des Abgassystems aufzunehmen. Der Auslass 46 befindet sich auf der stromabwärtigen Seite 96 und im Allgemeinen nahe dem distalen Ende 80. Im Gegensatz zu den Einlässen 44 kann das Probenahmerohr 40 nur einen einzelnen Auslass 46 beinhalten. In anderen Ausführungsformen können jedoch mehrere Auslässe bereitgestellt sein. Der Auslass 46 kann ein Loch sein, das sich durch die Seitenwand 88 von der Außenfläche 90 zu der Innenfläche 92 erstreckt. Das Loch 46 kann kreisförmig, oval oder von beliebiger anderer Form sein.Referring to the 2 and 3 sampling tube 40 includes a proximal end 80 , a distal end 82 , a longitudinal centerline 84 , and a centerline 86 perpendicular to longitudinal centerline 84 . The sampling tube 40 includes a sidewall 88, which may be a circular cylinder, extending from the proximal end 80 to the distal end 82. FIG. The distal end 82 may be generally closed with a drain hole. An end cap may be attached to sidewall 88 to form distal end 82 . Sidewall 88 includes an outer surface 90 and an inner surface 92. Sidewall 88 also includes an upstream side 94 facing gas flow 22 and a downstream side 96. Inlets 44 are located which is on the upstream side 96 to receive the incoming gas stream 22 into the hollow center 52. Inlets 44 are one or more openings, such as holes, that extend through sidewall 88 from outer surface 90 to inner surface 92 . The holes can be circular, oval or any other shape. The inlets 44 may be arranged in a linear array along the axial (longitudinal) direction 100 of the sampling tube 40 . The inlets 44 are more concentrated near the distal end 82 to accommodate the portion of the gas flow 22 near the centerline 42 of the exhaust system. Outlet 46 is on downstream side 96 and generally near distal end 80. Unlike inlets 44, sampling tube 40 may include only a single outlet 46. However, in other embodiments multiple outlets may be provided. Outlet 46 may be a hole that extends through sidewall 88 from outer surface 90 to inner surface 92 . Hole 46 may be circular, oval, or any other shape.

Der Sensor 36 ist innerhalb der hohlen Mitte 52 des Probenahmerohrs 40 angeordnet. Zum Beispiel kann der Sensor 36 durch das offene distale Ende 80 des Probenahmerohrs 40 aufgenommen werden. Dadurch wird das Messelement 62 in der hohlen Mitte 52 aufgehängt. Der Auslass 46 ist so angeordnet, dass er im Allgemeinen benachbart zu dem Messelement 62 des Sensors 36 ist, um optimale Messwerte bereitzustellen. Das Probenahmerohr 40 und der Sensor 36 können an einem Kopf 104 der Sensorbaugruppe 28 angebracht sein. Der Kopf 104 kann dazu konfiguriert sein, an dem Gehäuse 32 oder einer anderen Halterung, z. B. einer Rohrseitenwand, angebracht zu sein. Die Sensorbaugruppe 28 kann ein Gewinde oder andere Mittel zum Befestigen an dem Abgassystem 20 beinhalten.The sensor 36 is positioned within the hollow center 52 of the sampling tube 40 . For example, the sensor 36 can be received through the open distal end 80 of the sampling tube 40 . This suspends the sensing element 62 in the hollow center 52 . The outlet 46 is positioned to be generally adjacent to the sensing element 62 of the sensor 36 to provide optimal readings. The sampling tube 40 and sensor 36 may be attached to a head 104 of the sensor assembly 28 . The head 104 may be configured to attach to the housing 32 or other mount, e.g. B. a tube sidewall to be appropriate. The sensor assembly 28 may include threads or other means for attachment to the exhaust system 20 .

Um die Gasströmung durch das MEsselement 62 zu verbessern, ist eine Strömungsführung 54 innerhalb des Probenahmerohrs 40 bereitgestellt. Die Strömungsführung 54 blockiert einen wesentlichen Abschnitt der hohlen Mitte 52 und zwingt den Gasstrom, durch einen Durchlass 106 zu strömen, der sich entlang der Innenfläche 92 der stromaufwärtigen Seite 94 befindet. Die Strömungsführung 54 kann eine separate Komponente sein, die an dem Probenahmerohr 40 angebracht ist, oder kann ein einstückig ausgebildeter Abschnitt des Probenahmerohrs 40 sein. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Strömungsführung 54 eine Platte, die an dem Probenahmerohr 40 angebracht ist, wie etwa durch Schweißen oder andere Mittel. Die Platte kann orthogonal zur axialen Richtung 100 sein. Die Platte kann in anderen Ausführungsformen auch innerhalb des Probenahmerohrs 40 abgewinkelt sein.To improve gas flow through the sensing element 62, a flow guide 54 is provided within the sampling tube 40. FIG. The flow guide 54 blocks a substantial portion of the hollow center 52 and forces the gas flow to flow through a passage 106 located along the inner surface 92 of the upstream side 94 . The flow guide 54 may be a separate component attached to the sampling tube 40 or may be an integrally formed portion of the sampling tube 40 . In the illustrated embodiment, the flow guide 54 is a plate that is attached to the sampling tube 40, such as by welding or other means. The plate may be orthogonal to the axial direction 100. The plate may also be angled within the sampling tube 40 in other embodiments.

Die Strömungsführung 54 beinhaltet eine erste ebene Fläche 110, die sich über einen wesentlichen Abschnitt der hohlen Mitte erstreckt, wodurch der Gasstrom durch den verengten Durchlass 106 gezwungen wird. Die Strömungsführung 54 kann mindestens 50 % der hohlen Mitte blockieren. In anderen Ausführungsformen blockiert die Strömungsführung 54 mindestens 60 %, 70 %, 80 % oder 90 % der hohlen Mitte. Die ebene Fläche 110 kann radial (Richtung 102) in Bezug auf die axiale Mittellinie 84 des Rohrs 40 ausgerichtet sein (wie gezeigt) oder kann geneigt sein. Die Strömungsführung 54 kann auch eine zweite Fläche 112 beinhalten, die ebenfalls eine ebene Fläche parallel zu der ersten ebenen Fläche 110 sein kann. Alternativ kann die zweite Fläche 112 eine andere Form oder Ausrichtung als die ebene Fläche 110 aufweisen. Die Strömungsführung 54 kann im Allgemeinen als eine ebene Scheibe geformt sein, wobei ein Abschnitt entfernt ist, um den Durchlass 106 zu erzeugen. Das heißt, die Strömungsführung 54 kann eine Umfangskante 114, die an der Innenfläche 92 des Probenahmerohrs 40 an der stromabwärtigen Seite und dem umgebenden Bereich angeordnet ist, und eine gerade Kante 116, die von der Innenfläche 92 beabstandet ist, an der stromaufwärtige Seite und dem umgebenden Bereich beinhalten, um einen Spalt 105 zu erzeugen, der den Durchlass 106 bildet. Der Spalt 105 kann sich diametral gegenüber dem Auslass 46 befinden. Die Größe des Spalts 105 kann abgestimmt werden, um den gewünschten Gasstrom zu dem Sensor 36 bereitzustellen.Flow guide 54 includes a first planar surface 110 extending across a substantial portion of the hollow center, thereby forcing gas flow through restricted passage 106 . The flow guide 54 can block at least 50% of the hollow center. In other embodiments, the flow guide 54 blocks at least 60%, 70%, 80%, or 90% of the hollow center. The planar surface 110 may be radially oriented (direction 102) with respect to the axial centerline 84 of the tube 40 (as shown) or may be inclined. The flow guide 54 may also include a second surface 112 which may also be a planar surface parallel to the first planar surface 110 . Alternatively, the second surface 112 may have a different shape or orientation than the planar surface 110 . Flow guide 54 may be shaped generally as a planar disc with a portion removed to create passage 106 . That is, the flow guide 54 may have a peripheral edge 114 located on the inner surface 92 of the sampling tube 40 on the downstream side and surrounding area and a straight edge 116 spaced from the inner surface 92 on the upstream side and the surrounding area to create a gap 105 that forms the passage 106. Gap 105 may be diametrically opposite outlet 46 . The size of the gap 105 can be tuned to provide the desired gas flow to the sensor 36 .

Die Strömungsführung 54 ist axial zwischen dem obersten Einlass 44 und dem Auslass 46 positioniert. Dies kann die Strömungsführung 54 zwischen dem Mittelpunkt 86 und dem distalen Ende 80 anordnen. In der veranschaulichten Ausführungsform befindet sich die Strömungsführung 54 näher am distalen Ende 80 als am Mittelpunkt 86. Dies ist jedoch nicht erforderlich und hängt von den Strömungseigenschaften der Baugruppe 28 ab.Flow guide 54 is positioned axially between uppermost inlet 44 and outlet 46 . This may position flow guide 54 between midpoint 86 and distal end 80 . In the illustrated embodiment, the flow guide 54 is closer to the distal end 80 than the midpoint 86. However, this is not required and depends on the flow characteristics of the assembly 28.

Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebene Strömungsführung 54 lediglich ein Beispiel ist und dass die Strömungsführung 54 eine beliebige Form, Größe oder Gestalt aufweisen kann, die dazu in der Lage ist, einen eingeschränkten Durchlass zu bilden, um die Strömung nahe der stromaufwärtigen Seite des Sensors zu führen.It should be understood that the flow guide 54 described above is merely an example and that the flow guide 54 can be any shape, size or shape capable of forming a restricted passage to direct the flow near the upstream side of the to guide sensors.

Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem/einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Folgendes beinhalten: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Wartungsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. Somit liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.While exemplary embodiments are described above, these embodiments are not intended to describe all possible forms that are encompassed by the claims. Rather, the terms used in the description are descriptive terms cke as limiting terms, and it is understood that various changes can be made without departing from the spirit and scope of the disclosure. As described above, the features of various embodiments can be combined to form further embodiments of the invention that may not be expressly described or illustrated. Although various embodiments may have been described as advantageous or preferred over other embodiments or implementations of the prior art in terms of one or more desired characteristics, those of ordinary skill in the art will recognize that one or more features or characteristics may be compromised to achieve the desired Achieving overall system attributes that depend on the specific application and implementation. These attributes may include, but are not limited to: cost, strength, durability, life cycle cost, marketability, appearance, packaging, size, maintainability, weight, manufacturability, ease of assembly, etc. Thus, there are embodiments that are less desirable in terms of one or more properties other embodiments or implementations described in the prior art are not outside the scope of the disclosure and may be desirable for particular applications.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Abgassensorbaugruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt, die Folgendes aufweist: ein Probenahmerohr, das ein proximales Ende, das mit einem Gehäuse verbunden werden kann, und ein distales Ende, das dazu konfiguriert ist, mit einem Hohlraum des Gehäuses aufgehängt zu werden, beinhaltet, wobei das Rohr eine hohle Mitte definiert, einen Einlass, einen Auslass und einen Abgasströmungsweg, der sich von dem Einlass durch die hohle Mitte und zu dem Auslass erstreckt; einen Abgassensor, der in der hohlen Mitte am proximalen Ende angeordnet ist und ein Messelement beinhaltet, das in dem Abgasströmungsweg angeordnet ist; und eine Strömungsführung, die in der hohlen Mitte zwischen dem Einlass und dem Messelement angeordnet und dazu konfiguriert ist, den Strömungsweg durch einen Durchlass umzuleiten, der zwischen dem Rohr und der Strömungsführung definiert ist.According to the present invention, there is provided an exhaust gas sensor assembly for a vehicle, comprising: a sampling tube having a proximal end connectable to a housing and a distal end configured to be suspended from a cavity of the housing includes wherein the tube defines a hollow center, an inlet, an outlet, and an exhaust gas flow path extending from the inlet through the hollow center and to the outlet; an exhaust gas sensor disposed in the hollow center at the proximal end and including a sensing element disposed in the exhaust gas flow path; and a flow guide disposed at the hollow center between the inlet and the sensing element and configured to redirect the flow path through a passage defined between the tube and the flow guide.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Durchlass eine kleinere Querschnittsfläche als die hohle Mitte auf.According to one embodiment, the passage has a smaller cross-sectional area than the hollow center.

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Strömungsführung eine ebene Fläche, die radial relativ zu einer axialen Mittellinie des Rohrs ausgerichtet ist.According to one embodiment, the flow guide includes a planar surface that is radially oriented relative to an axial centerline of the tube.

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Rohr eine zylindrische Seitenwand, die sich zwischen dem proximalen und dem distalen Ende erstreckt, wobei die Seitenwand eine stromaufwärtige Seite, die den Einlass definiert, und eine stromabwärtige Seite aufweist, die den Auslass definiert.According to one embodiment, the tube includes a cylindrical sidewall extending between the proximal and distal ends, the sidewall having an upstream side defining the inlet and a downstream side defining the outlet.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Strömungsführung an der stromabwärtigen Seite angeordnet und von der stromaufwärtigen Seite beabstandet, um den Durchlass dazwischen zu bilden.According to one embodiment, the flow guide is located on the downstream side and spaced from the upstream side to form the passage therebetween.

Gemäß einer Ausführungsform blockiert die Strömungsführung mindestens 50 Prozent der hohlen Mitte.In one embodiment, the flow guide blocks at least 50 percent of the hollow center.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Strömungsführung eine Platte.According to one embodiment, the flow guide is a plate.

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Platte eine erste Umfangskante, die am Rohr anliegend angeordnet ist, und eine zweite Umfangskante, die von dem Rohr beabstandet ist, um den Durchlass zu definieren.According to one embodiment, the plate includes a first peripheral edge disposed adjacent the tube and a second peripheral edge spaced from the tube to define the passage.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Abgassensor dazu konfiguriert, Lachgas zu messen.According to one embodiment, the exhaust gas sensor is configured to measure nitrous oxide.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Einlass eine Vielzahl von Einlässen.According to one embodiment, the inlet is a plurality of inlets.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Sensorbaugruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Sensor; und ein Probenahmerohr, das den Sensor umgibt, wobei das Rohr einen Einlass, einen Auslass und eine hohle Mitte definiert, die dazu konfiguriert ist, ein Gas von dem Einlass an dem Sensor vorbei und zu dem Auslass zu leiten, wobei das Rohr eine Strömungsführung beinhaltet, die die hohle Mtte teilweise blockiert und mit dem Rohr zusammenwirkt, um einen Spalt zu definieren.According to the present invention, there is provided a sensor assembly for a vehicle, comprising: a sensor; and a sampling tube surrounding the sensor, the tube defining an inlet, an outlet, and a hollow center configured to direct a gas from the inlet, past the sensor and to the outlet, the tube including a flow guide partially blocking the hollow center and cooperating with the tube to define a gap.

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Strömungsführung eine ebene Fläche, die orthogonal zu einer Längsachse des Rohrs ist.According to one embodiment, the flow guide includes a planar surface that is orthogonal to a longitudinal axis of the tube.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Strömungsführung eine Platte, die orthogonal zu einer Längsachse des Rohrs ausgerichtet ist.According to one embodiment, the flow guide is a plate oriented orthogonally to a longitudinal axis of the tube.

Gemäß einer Ausführungsform befindet sich der Spalt diametral gegenüber dem Auslass.According to one embodiment, the gap is diametrically opposite the outlet.

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Rohr ein proximales Ende, das mit dem Sensor verbunden ist, ein distales Ende und einen Längsmittelpunkt, wobei sich der Einlass zwischen dem distalen Ende und dem Mittelpunkt befindet und sich der Durchflussbegrenzer zwischen dem Mittelpunkt und dem proximalen Ende befindet.According to one embodiment, the tube includes a proximal end connected to the sensor, a distal end, and a longitudinal end center point, with the inlet being between the distal end and the midpoint and the flow restrictor being between the midpoint and the proximal end.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor dazu konfiguriert, Lachgas zu messen.According to one embodiment, the sensor is configured to measure nitrous oxide.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugabgassystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Abgasleitung, die eine Seitenwand aufweist; und eine Sensorbaugruppe, die an der Seitenwand angebracht ist und Folgendes beinhaltet: ein Probenahmerohr, das von der Seitenwand in Richtung einer Mitte der Abgasleitung vorsteht und eine hohle Mitte definiert, einen Einlass zu der hohlen Mitte und einen Auslass von der hohlen Mitte, wobei sich ein Sensor durch die Seitenwand erstreckt, sodass er in der hohlen Mitte aufgenommen ist, und eine Strömungsführung in der hohlen Mitte angeordnet ist und mit dem Rohr zusammenwirkt, um einen Durchlass zu definieren.According to the present invention, there is provided a vehicle exhaust system, comprising: an exhaust duct having a sidewall; and a sensor assembly attached to the sidewall and including: a sampling tube protruding from the sidewall toward a center of the exhaust pipe and defining a hollow center, an inlet to the hollow center, and an outlet from the hollow center, wherein a sensor extends through the sidewall to be received in the hollow center; and a flow guide is disposed in the hollow center and cooperates with the tube to define a passage.

Gemäß einer Ausführungsform befindet sich der Spalt diametral gegenüber dem Auslass.According to one embodiment, the gap is diametrically opposite the outlet.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Durchlass eine kleinere Querschnittsfläche als die hohle Mitte auf.According to one embodiment, the passage has a smaller cross-sectional area than the hollow center.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Strömungsführung eine Platte, die orthogonal zu einer Längsachse des Rohrs ausgerichtet ist, und wobei ein Abschnitt der Platte von einer Innenwand des Rohrs beabstandet ist, um den Durchlass zu definieren.According to one embodiment, the flow guide is a plate oriented orthogonally to a longitudinal axis of the tube and a portion of the plate is spaced from an inner wall of the tube to define the passage.

Claims (15)

Abgassensorbaugruppe für ein Fahrzeug, umfassend: ein Probenahmerohr, das ein proximales Ende, das mit einem Gehäuse verbunden werden kann, und ein distales Ende beinhaltet, das dazu konfiguriert ist, mit einem Hohlraum des Gehäuses aufgehängt zu werden, wobei das Rohr eine hohle Mitte, einen Einlass, einen Auslass und einen Abgasströmungsweg definiert, der sich von dem Einlass durch die hohle Mitte und zu dem Auslass erstreckt; einen Abgassensor, der in der hohlen Mitte am proximalen Ende angeordnet ist und ein Messelement beinhaltet, das in dem Abgasströmungsweg angeordnet ist; und eine Strömungsführung, die in der hohlen Mitte zwischen dem Einlass und dem Messelement angeordnet und dazu konfiguriert ist, den Strömungsweg durch einen zwischen dem Rohr und der Strömungsführung definierten Durchlass umzuleiten.An exhaust gas sensor assembly for a vehicle, comprising: a sampling tube including a proximal end connectable to a housing and a distal end configured to be suspended from a lumen of the housing, the tube having a hollow center, an inlet, an outlet and a defining an exhaust gas flow path extending from the inlet through the hollow center and to the outlet; an exhaust gas sensor disposed in the hollow center at the proximal end and including a sensing element disposed in the exhaust gas flow path; and a flow guide disposed in the hollow center between the inlet and the sensing element and configured to redirect the flow path through a passage defined between the tube and the flow guide. Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Durchlass eine kleinere Querschnittsfläche als die hohle Mitte aufweist.sensor assembly claim 1 , wherein the passage has a smaller cross-sectional area than the hollow center. Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Strömungsführung eine ebene Fläche beinhaltet, die radial relativ zu einer axialen Mittellinie des Rohrs ausgerichtet ist.sensor assembly claim 1 wherein the flow guide includes a planar surface radially aligned relative to an axial centerline of the tube. Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Rohr eine zylindrische Seitenwand beinhaltet, die sich zwischen dem proximalen und dem distalen Ende erstreckt, wobei die Seitenwand eine stromaufwärtige Seite, die den Einlass definiert, und eine stromabwärtige Seite aufweist, die den Auslass definiert.sensor assembly claim 1 wherein the tube includes a cylindrical sidewall extending between the proximal and distal ends, the sidewall having an upstream side defining the inlet and a downstream side defining the outlet. Sensorbaugruppe nach Anspruch 4, wobei die Strömungsführung an der stromabwärtigen Seite angeordnet und von der stromaufwärtigen Seite beabstandet ist, um den Durchlass dazwischen zu bilden.sensor assembly claim 4 wherein the flow guide is located on the downstream side and is spaced from the upstream side to form the passage therebetween. Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Strömungsführung mindestens 50 Prozent der hohlen Mitte blockiert.sensor assembly claim 1 , with the flow guide blocking at least 50 percent of the hollow center. Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Strömungsführung eine Platte ist.sensor assembly claim 1 , where the flow guide is a plate. Sensorbaugruppe nach Anspruch 7, wobei die Platte eine erste Umfangskante, die am Rohr anliegend angeordnet ist, und eine zweite Umfangskante beinhaltet, die von dem Rohr beabstandet ist, um den Durchlass zu definieren.sensor assembly claim 7 wherein the plate includes a first peripheral edge disposed adjacent the tube and a second peripheral edge spaced from the tube to define the passage. Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Abgassensor dazu konfiguriert ist, Lachgas zu messen.sensor assembly claim 1 , wherein the exhaust gas sensor is configured to measure nitrous oxide. Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Einlass eine Vielzahl von Einlässen ist.sensor assembly claim 1 , wherein the inlet is a plurality of inlets. Sensorbaugruppe für ein Fahrzeug, umfassend: einen Sensor; und ein Probenahmerohr, das den Sensor umgibt, wobei das Rohr einen Einlass, einen Auslass und eine hohle Mitte definiert, die dazu konfiguriert ist, ein Gas von dem Einlass an dem Sensor vorbei und zu dem Auslass zu leiten, wobei das Rohr eine Strömungsführung beinhaltet, die die hohle Mtte teilweise blockiert und mit dem Rohr zusammenwirkt, um einen Spalt zu definieren.Sensor assembly for a vehicle, comprising: a sensor; and a sampling tube surrounding the sensor, the tube defining an inlet, an outlet and a hollow center configured to direct a gas from the inlet past the sensor and to the outlet, the tube including a flow guide, partially blocking the hollow center and cooperating with the tube to define a gap. Sensorbaugruppe nach Anspruch 11, wobei die Strömungsführung eine ebene Fläche beinhaltet, die orthogonal zu einer Längsachse des Rohrs ist.sensor assembly claim 11 wherein the flow guide includes a planar surface orthogonal to a longitudinal axis of the tube. Sensorbaugruppe nach Anspruch 11, wobei die Strömungsführung eine Platte ist, die orthogonal zur Längsachse des Rohrs ausgerichtet ist.sensor assembly claim 11 wherein the flow guide is a plate oriented orthogonally to the longitudinal axis of the tube. Sensorbaugruppe nach Anspruch 11, wobei sich der Spalt diametral gegenüber dem Auslass befindet.sensor assembly claim 11 , where the gap is diametrically opposite the outlet. Sensorbaugruppe nach Anspruch 11, wobei das Rohr ein proximales Ende, das mit dem Sensor verbunden ist, ein distales Ende und einen Längsmittelpunkt beinhaltet, wobei sich der Einlass zwischen dem distalen Ende und dem Mittelpunkt befindet und sich der Durchflussbegrenzer zwischen dem Mittelpunkt und dem proximalen Ende befindet.sensor assembly claim 11 wherein the tube includes a proximal end connected to the sensor, a distal end, and a longitudinal midpoint, the inlet being between the distal end and the midpoint, and the flow restrictor being between the midpoint and the proximal end.
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